CA6140车床831001车床后托架机加工工艺和钻三杠孔专用夹具设计[版本2]

CA6140车床831001车床后托架机加工工艺和钻三杠孔专用夹具设计[版本2],版本2,CA6140,车床,831001,托架,加工,工艺,钻三杠孔,专用,夹具,设计,版本 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 摘 要 机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段。本课题研究CA6140车床后托架加工工艺规程。首先通过对零件图的分析，了解工件的结构形式，明确了具体的技术要求，从而对工件各组成表面选择合适的加工方法。再拟订较为合理的工艺规程，充分体现质量、生产率和经济性的统一。 机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，在整个机械加工过程中，夹具除了夹紧、固定被加工零件外，还要求保证加工零件的位置精度、提高加工生产率。 本课题在设计的过程当中，深入生产实际，进行调查研究，吸取国内外先进技术，制定出合理的设计方案，在进行具体设计。 关键词 产品设计，后托架，加工工艺，夹具 目 录 前言 .....................................................................................................................................3Ⅰ 1 CA6140车床后托架的加工工艺设计..........................................................................4 1.1 CA6140车床后托架的结构特点和技术要求....................................................................4 1.2 CA6140车床后托架的材料、毛坯和热处理......................................................................4 1.2.1 毛坯材料及热处理.....................................................................................................4 1.2.2 毛坯的结构确定..........................................................................................................5 1.3 工艺过程设计中应考虑的主要问题....................................................................................6 1.3.1 加工方法选择的原则..................................................................................................6 1.3.2 加工阶段的划分..........................................................................................................6 1.3.3 工序的合理组合..........................................................................................................6 1.3.4 加工顺序的安排..........................................................................................................7 1.4 CA6140车床后托架的机械加工工艺过程分析...............................................................8 1.4.1 零件的用途..................................................................................................................8 1.4.2 CA6140车床后托架零件图分析.................................................................................8 1.4.3 确定零件的生产类型..................................................................................................9 1.4.4 CA6140车床后托架的加工工艺路线.........................................................................9 1.5 CA6140车床后托架的工序设计.........................................................................................13 1.5.1 工序基准的选择........................................................................................................13 1.5.2 工序尺寸的确定........................................................................................................13 1.5.3确定各工序的加工设备和工艺装备.........................................................................20 1.5.4 确定切削用量及工时定额........................................................................................21 2 专用夹具设计..............................................................................................................33 2.1 钻三杠孔夹具设计...............................................................................................................33 2.1.1研究原始质料.............................................................................................................33 2.1.2 定位基准的选择........................................................................................................33 2.1.3 定位元件的选择........................................................................................................33 2.1.4 导向元件的选择........................................................................................................33 2.1.5 切削力及夹紧力的计算............................................................................................34 2.1.6 定位误差分析与计算................................................................................................35 2.1.7 夹具设计及操作的简要说明....................................................................................35 结 论................................................................................................................................37 参考文献............................................................................................................................38 前言 机械制造技术基础是机械设计制造及其自动化（或机械工程及自动化）专业的一门重要的专业基础课。 机械设计是机械工程的重要组成部分，是决定机械性能的最主要因素。由于各产业对机械的性能要求不同而有许多专业性的机械设计。 在机械制造厂的生产过程中,用来安装工件使之固定在正确位置上,完成其切削加工 、检验、装配、焊接等工作,所使用的工艺装备统称为夹具。如机床夹具、检验夹具、焊接夹具、装配夹具等。 机床夹具的作用可归纳为以下四个方面： 1.保证加工精度 机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以保证加工精度。 2.提高生产效率 机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。 3.减少劳动强度 采用机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度。 4.扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，可使机床的加工范围扩大，例如在卧式车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工。 机械制造装备设计课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。其目的在于： 1.培养学生综合运用机械设计基础以及其他先修课程的理论知识和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力，通过课设训练可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。 2.学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤。培养独立设计能力，为以后的专业课程及毕业设计打好基础，做好准备。 3.使学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计资料的能力。 我国的装备制造业尽管已有一定的基础，规模也不小，实力较其它发展中国家雄厚。但毕竟技术基础薄弱，滞后于制造业发展的需要。我们要以高度的使命感和责任感，采取更加有效的措施，克服发展中存在的问题，把我国从一个制造业大国建设成为一个制造强国，成为世界级制造业基础地之一。 1 CA6140车床后托架的加工工艺设计 机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度，加工操作，安全生产，技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种，上质量，上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。 在实际生产中，由于零件的生产类型、材料、结构、形状、尺寸和技术要求等不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上，用某一种加工方法就能完成的，而是要经过一定的工艺过程才能完成其加工。因此，不仅要根据零件的具体要求，结合现场的具体条件，对零件的各组成表面选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，逐步地把零件加工出来。 对于某个具体零件，可采用几种不同的工艺方案进行加工。虽然这些方案都可以加工出来合格的零件，但从生产效率和经济效益来看，可能其中有种方案比较合理且切实可行。因此，必须根据零件的具体要求和可能的加工条件等，拟订较为合理的工艺过程。 1.1 CA6140车床后托架的结构特点和技术要求 由零件图1-1可得：CA6140车床后托架是铸造件，从整体形状来看类似长方体。根据要求主要是加工孔和底平面。具体特点和技术要求如下： ① 精加工孔, , 要求达到的精度等级为。粗糙度为，且以底平面为基准，要求平行度公差为，主要满足加工孔的位置精度。 ② 其他各个孔的加工都要以底平面为定位基准。所以，底平面的形位公差要达到设计要求。 ③ 、粗糙度为；为锥孔，且粗糙度为。 ④ 其余未注要求的加工表面为不去除材料加工。 1.2 CA6140车床后托架的材料、毛坯和热处理 1.2.1 毛坯材料及热处理 毛坯材料 灰铸铁（HT200） 灰铸铁属于脆性材料，抗拉强度和弹性模量均比钢低，塑性和韧性近于零。因为灰铸铁的显微组织由金属基体（珠光体）和片状石墨组成。石墨的强度、硬度、塑性极低，对基体起着割裂作用，减少了承载的有效面积，石墨的尖角处还会引起应力集中。 灰铸铁一般的工作条件： ① 承受较大载荷的零件。 ② 磨檫面间的单位面积压力不大于300KPa。 毛坯的热处理 灰铸铁（HT200）中的碳全部或大部分以片状石墨方式存在铸铁中，由于片状石墨对基体的割裂作用大，引起应力集中也大；因此，使石墨片得到细化，并改善石墨片的分布，可提高铸铁的性能。可采用石墨化退火，来消除铸铁表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织（有大量的渗碳体出现），以便于切削加工。 1.2.2 毛坯的结构确定 毛坯的结构工艺要求 CA6140车床后托架为铸造件，对毛坯的结构工艺有一定要求： ① 铸件的壁厚应和合适，均匀，不得有突然变化。 ② 铸造圆角要适当，不得有尖角。 ③ 铸件结构要尽量简化，并要有和合理的起模斜度，以减少分型面、芯子、并便于起模。 ④ 加强肋的厚度和分布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹。 ⑤ 铸件的选材要合理，应有较好的可铸性。 毛坯形状、尺寸确定的要求 设计毛坯形状、尺寸还应考虑到： ① 各加工面的几何形状应尽量简单。 ② 工艺基准以设计基准相一致。 ③ 便于装夹、加工和检查。 ④ 结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。 在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类 形状及尺寸确定后，可据此绘出毛坯图。 图1.1 CA6140车床后托架毛坯图 1.3 工艺过程设计中应考虑的主要问题 1.3.1 加工方法选择的原则 ① 所选加工方法应考虑每种加工方法的经济、精度要求相适应。 ② 所选加工方法能确保加工面的几何形状精度，表面相互位置精度要求。 ③ 所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。 ④ 加工方法要与生产类型相适应。 ⑤ 所选加工方法企业现有设备条件和工人技术水平相适应。 1.3.2 加工阶段的划分 按照加工性质和作用的不同，工艺过程一般可划分为三个加工阶段： ① 粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为，粗糙度为。 ② 半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为。表面粗糙度为。 ③ 精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。 精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般为，表面粗糙度为。 ④ 光整加工阶段 对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为,表面粗糙度为。 此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。 1.3.3 工序的合理组合 确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则： ① 工序分散原则 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 ② 工序集中原则 工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。 1.3.4 加工顺序的安排 零件的加工过程通常包括机械加工工序，热处理工序，以及辅助工序。在安排加工顺序时常遵循以下原则：见下表 表1.1 加工工序安排原则 工序类别 工序 安排原则 机械加工 1） 对于形状复杂、尺寸较大的毛坯，先安排划线工序，为精基准加工提供找正基准 2） 按“先基准后其他”的顺序，首先加工精基准面 3） 在重要表面加工前应对精基准进行修正 4） 按“先主后次，先粗后精”的顺序 5） 对于与主要表面有位置精度要求的次要表面应安排在主要表面加工之后加工 热处理 退火与正火 毛坯预备性热处理，应安排在机械加工之前进行 时效 为消除残余应力，对于尺寸大结构复杂的铸件，需在粗加工前、后各安排时效处理；对于一般铸件在铸造后或则粗加工后安排时效处理；对于精度高的铸件，在半精加工前、后各安排一次时效处理 淬火 淬火后工件硬度提高，应安排在精加工阶段的磨削加工前进行 渗碳 渗碳易产生变形，应安排在精加工前 渗氮 一般安排在工艺过程的后部、该表面的最终加工之前 辅助工序 中间检验 一般安排在粗加工全部结束之后，精加工之前；花费工时较多和重要工序的前后 特种检验 荧光检验、磁力探伤主要用于表面质量的检验，通常安排在精加工阶段。荧光如用于检验毛坯的裂纹，则安排在加工前 表面处理 电镀、涂层、发蓝等表面处理工序一般安排在工序的最后进行 1.4 CA6140车床后托架的机械加工工艺过程分析 1.4.1 零件的用途 本课题所设计的零件是CA6140车床后托架。它的工作位置位于CA6140车床床身的尾部。运用于当加工超出床身长度的细长杆零件时，来支撑工件的机床附件，对工件和车床零部件刚度起加强固定作用，以提高车床加工的精度。通常半自动机床使用较多。该零件是专用件，其中零件主要有三杠孔分别装光杠、丝杠和操纵杠。零件上的毛线孔，主要用于导通油路；旁路的螺纹孔是连接油盖的；正面的四个孔将后托架固定于车床尾部。该零件的主要工作面是底面和侧面的三孔，是我们加工过程中重点加工工对象。 1.4.2 CA6140车床后托架零件图分析 图1.2 CA6140车床后托架零件图 由图1-1可知： ①该零件为铸件，材料为灰铸铁，重量为。 ②要求加工、 、的精度等级为，粗糙度，且要求与底平面的平行度公差为。 ③要求精加工底平面粗糙度，平面度公差为。 ④要求加工、粗糙度为。 ⑤是锥孔，要求装配精铰加工，粗糙度。 ⑥对于孔口进行锪平加工。 ⑦加工螺纹孔。 1.4.3 确定零件的生产类型 已知CA6140后托架的生产纲领为10000件/年，又后托架的质量为3.05kg查机械制造技术基础课程设计指导教程表1-3，可知后托架为轻型零件。由生产类型和生产纲领查表1-4 ，可知CA6140后托架生产类型为大批量生产。 1.4.4 CA6140车床后托架的加工工艺路线 拟定工艺路线是制定工艺过程的关键性的一步。在拟定时应充分调查研究，多提几个方案，加以分析比较确定一个最合理方案。 采用加工方法一般所能达到的公差等级和表面粗糙度以及需留的加工余量 主要工序的加工工艺路线 ① 根据孔的技术要求，由资料《互换性与测量技术基础》得： ，； 根据公式；查资料《互换性与测量技术基础》表2-4得： 精度等级为。 同理可得： 孔精度等级为。 孔精度等级为。 由上述的技术要求（粗糙度和精度等级），选择合理、经济的加工方式，查表1.3可得孔的加工工艺路线为： 扩钻——粗铰——精铰 ② 根据孔、粗糙度为， 查资料《互换性与测量技术基础》可得精度等级为IT12 由上述的技术要求（粗糙度和精度等级），选择合理、经济的加工方式，查《机械制造技术课程设计指导教程》表1-7可得孔的加工工艺路线为： 钻孔 ③ 孔锥孔粗糙度为但该孔为装配铰孔，可以先不加工。 由上述的技术要求（粗糙度和精度等级），选择合理、经济的加工方式，查《机械制造技术课程设计指导教程》表1-7可得孔的加工工艺路线为： 钻孔 ④ 底平面A粗糙度为 由上述的技术要求（粗糙度和精度等级），选择合理、经济的加工方式，查《机械制造技术课程设计指导教程》表1-8可得孔的加工工艺路线为： 粗铣——半精铣——精铣 根据后托架零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度要求，粗定加工件各表面的加工方案。 如下表： 表1.2 各表面加工方案 加工表面 尺寸精度 表面粗糙度Ra/um 加工方案 备注 后托架底平面 IT7 1.6 粗铣—半精铣—精铣 0.03 孔 IT8 1.6 扩钻—粗铰—精铰 ∥ 100:0.07 A 100:0.08 B 孔 IT7 孔 IT7 油槽 IT12 Rz50 铸造 锪孔 IT12 锪钻孔 、通孔 IT12 Rz50 钻孔 锪孔、 IT12 Rz50 锪钻孔 螺纹孔 IT12 钻孔、攻丝 孔 IT12 Rz50 钻孔 CA6140后托架加工工艺路线的确定 ① 加工工艺路线方案 在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订两个加工工艺路线方案。见下表： 表1.3 加工工艺路线方案 工序号 方案Ⅰ 方案Ⅱ 工序内容 定位基准 工序内容 定位基准 010 粗铣底平面 侧面和外圆 粗、半精铣底平面 侧面和外圆 020 半精铣底平粗 侧面和外圆 扩钻孔： 、 底面和侧面 030 精铣底平 侧面和外圆 锪钻孔： 底面和侧面 040 钻、扩孔： 、 底面和侧面 钻： 底面和侧面 050 粗、精铰孔：、、 底面和侧面 钻孔 底面和侧面 060 锪钻孔： 底面和侧面 锪钻孔：、 底面和侧面 070 钻：、 底面和侧面 去毛刺 080 扩孔 底面和侧面 钻：、 底面和孔、、 090 锪钻孔：、 底面和侧面 攻螺纹 底面和孔、、 100 钻：、 底面和孔 精铣底平面 侧面和孔 110 攻螺纹 底面和孔 粗铰、精铰孔：、、 底面和侧面 120 倒角去毛刺 倒角去毛刺 130 检验 检验 ② 加工工艺路线方案的论证 a.方案Ⅱ中的010和100工序在铣床上加工底平面，主要考虑到被加工表面的不连续，并且加工表面积不是很大，工件受太大的切削力易变形，不能保证平面的平面度公差。方案Ⅰ比方案Ⅱ铣平面生产效率底，采用铣较经济合理。 b.方案Ⅱ在070工序中按排倒角去毛刺，这不仅避免划伤工人的手，而且给以后的定位及装配得到可靠的保证。 c.方案Ⅱ在010工序中先安排铣底平面，主要是因为底平面是以后工序的主要定位面之一，为提高定位精度。 d.方案Ⅱ把细精铣底平面A安排在后工序中，是以免划伤而影响美观及装配质量。 e.方案Ⅱ符合粗精加工分开原则。 由以上分析：方案Ⅱ为合理、经济的加工工艺路线方案。具体的工艺过程如下表： 表1.4 加工工艺路线 工序号 工 种 工作内容 说 明 010 铸 砂型铸造 铸件毛坯尺寸： 长： 宽： 高： 020 清砂 除去浇冒口，锋边及型砂 030 热处理 退火 石墨化退火，来消除铸铁表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织（有大量的渗碳体出现），以便于切削加工 040 检验 检验毛坯 050 铣 粗铣、半精铣底平面 工件用专用铣夹具装夹； 专用铣床 060 钻 扩钻孔： 工件用专用钻夹具装夹； 摇臂钻床 070 锪孔钻 锪孔 工件用专用钻夹具装夹； 摇臂钻床 080 钻 将孔钻到要求尺寸 工件用专用钻夹具装夹； 摇臂钻床 090 钻 将钻孔到要求尺寸 100 锪孔钻 锪孔 到要求尺寸 110 钻 钻孔、 120 攻丝 攻螺纹 130 钳 去毛刺 140 铣 细精铣底平面 工件用专用铣夹具装夹； 立式铣床 150 铰 粗、精铰孔： 工件用专用钻夹具装夹； 摇臂钻床 160 钳 倒角去毛刺 170 检验 180 入库 清洗，涂防锈油 1.5 CA6140车床后托架的工序设计 工序设计包括工序基准的选择、工序尺寸的确定、加工余量的确定、机床的选择、工艺装备的选择、切削用量的选择和时间定额的确定。 1.5.1 工序基准的选择 工序是在工序图上以标定被加工表面位置尺寸和位置精度的基准。所标定的位置尺寸和位置精度分别称为工序尺寸和工序技术要求，工序尺寸和工序技术要求的内容在加工后应进行测量，测量时所用的基准称为测量基准。通常工序基准和测量基准重合。 工序基准的选择应注意以下几点： ① 选设计基准为工序基准时，对工序尺寸的检验就是对设计尺寸的检验，有利于减少检验工作量。 ② 当本工序中位置精度是由夹具保证而不需要进行试切，应使工序基准与设计基准重合。 ③ 对一次安装下所加工出来的各个表面，各加工面之间的工序尺寸应与设计尺寸一致。 1.5.2 工序尺寸的确定 后托架底面加工余量的计算，底面与三杠孔（，，）的中心线的尺寸为。根据工序要求，底面加工分粗、半精、精铣加工。各工步余量如下： 粗铣：由参考文献《机械加工工艺手册》表3.2-23。其余量值规定为，现取。由《机械制造技术课程设计指导教程》表1-8得，所达到精度，，由表2-40得，,粗铣平面时厚度偏差取0.25mm 半精铣：由参考文献《机械加工工艺手册》表2.3-59，其余量值规定为，由《机械制造技术课程设计指导教程》表1-8得，所达到精度，，由表2-40得，,半精铣平面时厚度偏差取。 精铣：由参考文献《机械加工工艺手册》表2.3-59，其余量值规定为，由《机械制造技术课程设计指导教程》表1-8得，所达到精度，，由表2-40得，半精铣平面时厚度偏差取。 由《机械制造技术课程设计指导教程》表2-1得，铸件尺寸公差等级选用CT9，再由机械制造技术基础课程设计查表2-3可得铸件尺寸公差为其中： （1）毛坯的基本尺寸为： （2）毛坯最小尺寸为： （3）毛坯最大尺寸为： （4）粗铣后尺寸为：40.5-3=37.5mm （5）半精铣后尺寸为 37.5-1.5=36.0mm （6）精铣后尺寸为36-1=35mm 其加工尺寸之间的关系如下图 精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即与侧面三孔（，，）的中心线的尺寸为。 主视图上的三杠孔的偏差及加工余量计算 根据工序要求，侧面三孔的加工分为钻、扩、粗铰，精铰 四个工序完成并参照参考文献《机械加工工艺手册》表2.3-59和参考文献《互换性与技术测量》表1-8，可以查得： 1、孔： （1）、扩的精度等级：由《机械制造技术课程设计指导教程》表1-7得，，表面粗糙度，由表2-40得，尺寸偏差是 （2）、 粗铰的精度等级：由《机械制造技术课程设计指导教程》表1-7得，，表面粗糙度，由表2-40得，尺寸偏差是 （3）、 精铰的精度等级：由《机械制造技术课程设计指导教程》表1-7得，，表面粗糙度，由表2-40得，尺寸偏差是 加工余量的计算： 扩孔，, 参照《机械制造技术课程设计指导教程》表2-28，其余量值为； 粗铰孔，参照《机械制造技术课程设计指导教程》表2-28，其余量值为； 精铰孔，参照《机械制造技术课程设计指导教程》表2-28，其余量值为 计算得直径为毛坯的基本尺寸为： 又，铸件尺寸公差等级选用CT9，由机械制造技术基础课程设计查表2-3可得铸件尺寸公差为其相关尺寸计算如下： （1）孔毛坯基本尺寸为： （2）毛坯最大尺寸为：； （3）毛坯最小尺寸为：； （4）扩孔的工序尺寸为： （5）粗铰的工序尺寸为： （6）精铰的工序尺寸为： 精铰后尺寸是，满足零件图尺寸要求、表面粗糙度 其加工尺寸之间的关系如下图： 2、孔 （1）、扩的精度等级：由《机械制造技术课程设计指导教程》表1-7得，，表面粗糙度，由表2-40得，尺寸偏差是 （2）、 粗铰的精度等级：由《机械制造技术课程设计指导教程》表1-7得，，表面粗糙度，由表2-40得，尺寸偏差是 （3）、 精铰的精度等级：由《机械制造技术课程设计指导教程》表1-7得，，表面粗糙度，由表2-40得，尺寸偏差是 加工余量的计算：扩孔，, 参照《机械制造技术课程设计指导教程》表2-28，其余量值为； 粗铰孔，参照《机械制造技术课程设计指导教程》表2-28，其余量值为； 精铰孔，参照《机械制造技术课程设计指导教程》表2-28，其余量值为 计算得直径为毛坯的基本尺寸为： 又，铸件尺寸公差等级选用CT9，由机械制造技术基础课程设计查表2-3可得铸件尺寸公差为其相关尺寸计算如下： （1）孔毛坯基本尺寸为： （2）毛坯最大尺寸为：； （3）毛坯最小尺寸为：； （4）扩孔的工序尺寸为： （5）粗铰的工序尺寸为： （6）精铰的工序尺寸为： 精铰后尺寸是，满足零件图尺寸要求、表面粗糙度 其加工尺寸之间的关系如下图： 3、孔 （1）、扩的精度等级：由《机械制造技术课程设计指导教程》表1-7得， 表面粗糙度，由表2-40得，尺寸偏差是 （2）、 粗铰的精度等级：由《机械制造技术课程设计指导教程》表1-7得，，表面粗糙度，由表2-40得，尺寸偏差是 （3）、 精铰的精度等级：由《机械制造技术课程设计指导教程》表1-7得，，表面粗糙度，由表2-40得，尺寸偏差是 加工余量的计算：扩孔，, 参照《机械制造技术课程设计指导教程》表2-28，其余量值为； 粗铰孔，参照《机械制造技术课程设计指导教程》表2-28，其余量值为； 精铰孔，参照《机械制造技术课程设计指导教程》表2-28，其余量值为 计算得直径毛坯的基本尺寸为： 又，铸件尺寸公差等级选用CT9，由《机械制造技术基础课程设计》查表2-3可得铸件尺寸公差为其相关尺寸计算如下： （1）孔毛坯基本尺寸为： （2）毛坯最大尺寸为：； （3）毛坯最小尺寸为：； （4）扩孔的工序尺寸为： （5）粗铰的工序尺寸为： （6）精铰的工序尺寸为： 精铰后尺寸是，满足零件图尺寸要求、表面粗糙度 其加工尺寸之间的关系如下图： 1.5.3确定各工序的加工设备和工艺装备 机床的选用 查资料《机械加工工艺师手册》可得： 立式铣床，主要用于铣加工。 摇臂钻床，可用于钻、扩、铰及攻丝。 刀具的选用 查资料《机械加工工艺师手册》可得： 高速钢套式面铣刀，铣刀材料：，刀具的角度取： 钻头：直柄麻花钻 直柄短麻花钻 直柄长麻花钻 锥柄扩孔钻 锪钻：带导柱直柄平底锪钻 铰刀：硬质合金锥柄机用铰刀 锥铰刀：公制/莫氏4号锥直柄铰刀，刀具材料： 其他设备的选用 夹具：夹具采用专用的铣、钻夹具 量具选用：锥柄双头塞规，多用游标卡尺，内径千分尺 辅助设备：锉刀、钳子等 1.5.4 确定切削用量及工时定额 工序50: 铣底平面A的切削用量及工时定额 粗铣后托架底面 （1）铣削量的确定：由《机械制造技术基础课程设计指导教程》查表2-35可知取 （2）每齿进给量，根据参考《机械制造技术基础课程设计》查表5-7，按机床功率为5~10kW，工件—夹具系统为中等刚度条件选取，该工序的每齿进给量。 （3）铣削速度的计算：参考《机械制造技术基础课程设计》由表5—9，按的条件选取，铣削速度，由公式 其中为机床主轴转速，计算得： ，参考《机械制造技术基础课程设计指导教程》由表4—15得，取转速，计算实际铣削速度 切削时间的计算 由零件图可知底面铣削宽度为，，被切削层长度： 刀具切入长度为 ，其刀具直径为,起计算如下： 取 刀具切出长度：取 且 走刀次数为2， 机动时间： 半精铣后托架底面 （1）铣削量的确定：由《机械制造技术基础课程设计指导教程》查表2-36可知取 （2）每齿进给量，根据参考《机械制造技术基础课程设计》由表5--9得，取， （3）铣削速度的计算：参考《机械制造技术基础课程设计》由表5—9，取 机床主轴转速， ，参考《机械制造技术基础课程设计》由表4—15得，取转速 实际铣削速度，由式： 切削时间的计算 由零件图可知底面铣削宽度为，，被切削层长度： 刀具切入长度为 ，其刀具直径为,起计算如下： 取 刀具切出长度：取 且 走刀次数为2， 机动时间： 精铣后托架底面 （1）铣削量的确定：由《机械制造技术基础课程设计指导教程》查表2-36可知取 （2）每齿进给量，根据参考《机械制造技术基础课程设计》由表5--9得，取， （3）铣削速度的计算：参考《机械制造技术基础课程设计》由表5—9，取 机床主轴转速， ，参考《机械制造技术基础课程设计》由表4—15得，取转速 实际铣削速度，由式： 切削时间的计算 由零件图可知底面铣削宽度为，，被切削层长度： 刀具切入长度为 ，其刀具直径为,起计算如下： 取 刀具切出长度：取 且 走刀次数为2， 机动时间： 扩、铰、锪孔加工的切削用量及工时定额 ①扩钻、铰孔、、的切削用量及工时定额 扩钻孔加工 扩孔：由资料《机械制造技术基础课程设计》表5-23，取， ，背吃刀量，； 由式得，，取 由式得， 被切削层长度： 刀具切入长度： 式1.10 刀具切出长度： 取 根据资料《机械制造技术基础课程设计》表5-41可得 式1.11 同理：扩孔 由资料《机械制造技术基础课程设计》表5-23，取， ，； 由式得，，取 由式得， ，， 根据式1.11可得： 同理：扩孔 由资料《机械制造技术基础课程设计》表5-23，取， ，； 由式得，，取 由式得， ，， 根据式1.11可得： 铰孔加工 粗铰孔：由资料《机械制造技术基础课程设计》表5-31得：； 由式得，，取 由式得， ， 铰圆柱孔时，资料《机械制造技术基础课程设计》表5-41得： 根据式1.11可得： 精铰孔：由资料《机械制造技术基础课程设计》表5-31得：； 由式得，，取 由式得， ， 铰圆柱孔时，资料《机械制造技术基础课程设计》表5-41得： 根据式1.11可得： 同理：粗铰孔 由资料《机械制造技术基础课程设计》表5-31得：，； 由式得，，取 由式得， ， 铰圆柱孔时，资料《机械制造技术基础课程设计》表5-41得： 根据式1.11可得： 精铰孔：由资料《机械制造技术基础课程设计》表5-31得：； 由式得，，取 由式得， ， 铰圆柱孔时，资料《机械制造技术基础课程设计》表5-41得： 根据式1.11可得： 同理：粗铰孔 由资料《机械制造技术基础课程设计》表5-31得：，； 由式1.5得，，取 由式得， ， 铰圆柱孔时，资料《机械制造技术基础课程设计》表5-41得： 根据式1.11可得： 精铰孔：由资料《机械制造技术基础课程设计》表5-31得：； 由式得，，取 由式得， ， 铰圆柱孔时，资料《机械制造技术基础课程设计》表5-41得： 根据式1.11可得： ② 加工孔、、、、的切削用量及工时定额 将钻到直径 由资料《机械制造技术基础课程设计》表5-22查得：给进量,切削速度，切削深度； 由式得，，取 由式得， 被切削层长度： 由式1.10得： 刀具切出长度： 取 根据式1.11可得： 加工另一个孔时由于平面不一样，故加工的被切削层长度不一样 被切削层长度： 由式1.10得： 刀具切出长度： 取 根据式1.11可得： 钻孔 钻孔由资料《机械制造技术基础课程设计》表5-22，给进量,切削速度，切削深度； 由式得，，取 由式得， 被切削层长度： 由式1.10得： 刀具切出长度： 取 根据式1.11可得： 同上另一孔 锪孔（、、） 孔：由资料《机械制造技术基础课程设计》表5-32：进给量,切削速度； 由式得，，取 由式得， 查数据，，；，； 则由式1.11得， 孔：参照上面的计算得:，，；取，, ；则由式1.11得， 孔：，，；取，, ；则由式1.11得， 钻 由资料得：进给量,切削速度，切削深度； 由式得，，取 由式得， 被切削层长度： 由式1.10得： 刀具切出长度： 取 根据式1.11可得： ③ 加工螺纹孔的切削用量及工时定额 钻螺纹孔 由资料《机械制造技术基础课程设计》表5-37进给量,切削速度，切削深度； 由式得，，取 由式得， 被切削层长度： 由式1.10得： 刀具切出长度： 取 根据式1.11可得： 攻丝 根据《机械制造技术基础课程设计》表5-38查表：螺距，，； 由式得，，取 由式得， 根据式1.11可得： 由以上计算可得总的基本时间t等于所有工序基本时间的总和。 时间定额是指在一定的生产条件下规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间。除了基本时间t以外，还包括布置工作时间时间t、服务时间t、休息及生理需要时间t、准备终结时间t所组成。 辅助时间为实现基本工艺工作所做的各种辅助动作所消耗的时间主要包括装卸工件，开停机床，改变切削用量和测量工件等所用的时间。根据文献《机械制造技术基础课程设计》第五章第二节所述，辅助时间t与基本时间t之间的关系为t=（0.15~0.2）t，取则各工步的辅助时间为t=0.2 t各工步的时间均可按此式算出。由于篇幅有限这里就没有一一进行运算。 除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于后托架的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可以忽略不计；布置工作地时间t是作业时间的2%~7%，休息与生理时间t是作业时间的2%~4%，故均取3%，则各工序的其他时间（t+ t）可按关系式（3%+3%）×（t+ t）计算。 2 专用夹具设计 机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，在整个加工构成中，夹具不仅仅是为了夹紧、固定被加工零件，设计合理的夹具，还要求保证加工零件的位置精度、提高加工生产率。各种专用夹具的设计质量，将直接影响被加工零件的精度要求，在机械加工工艺过程中起到重要的作用。 在设计的过程当中，应深入生产实际，进行调查研究，吸取国内外先进技术，制定出合理的设计方案，在进行具体设计。 2.1 钻三杠孔夹具设计 2.1.1研究原始质料 利用本夹具主要用来钻、铰加工孔、、。加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足孔轴线对底平面的平行度公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。 2.1.2 定位基准的选择 由零件图可知：孔、、的轴线与底平面有平行度公差要求，在对孔进行加工前，底平面进行了粗铣加工。因此，选底平面为定位精基准（设计基准）来满足平行度公差要求。 孔、、的轴线间有位置公差，选择左端面为定位基准来设计钻模，从而满足孔轴线间的位置公差要求。工件定位用底平面和两个侧面来限制六个自由度。其中底平面用两个球头支承钉和一个辅助支承限制Z轴的移动和Y轴的转动，一个侧面用四个平头支承钉限制Z轴、X轴的转动和Y轴的移动，同时另一个侧面用止推板限制X轴的移动。 2.1.3 定位元件的选择 工件在夹具中定位时，根据工件的结构特点和工序加工要求选择的定位基准有各种形式，如平面、内孔、外圆、圆锥面和型面等。根据其形状不同，选择不同的定位元件。钻三杆孔夹具设计选择的是平面。根据资料《机械制造技术基础课程设计》底面的定位可选择两个球头支承钉（B型、d=16mm）和一个辅助支承，两个侧面分别用四个平头支承钉（ A型、d=8mm）和一个止推板来定位。 2.1.4 导向元件的选择 钻床夹具的刀具导向元件为钻套。钻套的作用是确定刀具相对夹具定位元件的位置，并在加工中对钻头等孔加工刀具进行引导，防止刀具在加工中发生偏斜。按钻套的结构和使用情况，可分为固定式、可换式、快换式和特殊钻套。因为本夹具是钻三杆孔夹具，本工序要求对被加工孔依次进行钻、扩、铰等三个工步的加工， 最终达到工序简图上规定的加工要求，故选用快换钻套作为刀具的导向元件。 该钻套已标准化，可查资料《机械制造技术基础课程设计》表9-10对三杆孔的快换钻套进行选择 ：孔可选择d=26mm，D=35mm 孔可选择 d=31mm，D=48mm 孔可选择d=40mm，D=70mm 这里对钻套的排屑间隙也做一下简单的说明。以孔的钻套为例。 该零件为灰铸铁，加工灰铸铁时排屑间隙h=（0.3~0.7）d， h=0.7d=28 如下图所示 2.1.5 切削力及夹紧力的计算 由资料《机械加工工艺师手册》查表17-16可得： 切削力公式： 式（2.11） 式中 查资料《机械加工工艺师手册》表17-17得： 即由式2.11得： 切削扭矩公式 ： 式（2.12） 即： 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。 由资料《机械加工工艺师手册》表17-20得： 式（2.13） 取，， 即： 螺旋夹紧时产生的夹紧力按下式计算： 式中参数由资料《机械加工工艺师手册》表17-25，17-26可查得： 其中： 螺旋夹紧力： 通过上面的分析可知实际需要的夹紧力大于理论需要的夹紧力。 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 2.1.6 定位误差分析与计算 该夹具以底平面、侧面和盖板平面为定位基准，要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差以及孔轴线与底平面的平行度公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。 定位误差由基准不重合误差△和定位副制造部准确误差△两部分组成，定位误差的大小事两项误差在工序尺寸方向上的代数和。 △=△+△ 加工三杆孔时，工件以后托架底平面作为定位基准，定位基准与工序基准相重合，所以△= 0，故定位误差小于加工误差。所以该定位方案是符合加工条件的。 2.1.7 夹具设计及操作的简要说明 本夹具用于在钻床上加工后托架的三杠孔。工件以底平面、侧面和盖板平面为定位基准，在支承钉和止推板上实现完全定位。为工件装夹可靠，采用了辅助支承。 该夹具的装配图如下： 如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，工件材料易切削，切削力不大等特点。经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。 结论 在这次历时两个礼拜的课程设计中，发现自己在理论与实践中有很多的不足，自己知识中存在着很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论到实践的能力还急需提高。让我认识到了仔细认真的重要性。 这次课程设计让我们更能注意到细枝末节。这次课设使我对机床夹具设计有了更深刻的理解，特别使其中的技术要求。同时感觉到了细节的重要